张艳杰，王金慧，申佳晋，路美婧，李芳源，王 冉，刘 艺，潘治利

（1.河南农业大学食品科学技术学院，河南 郑州 450002；2.好想你健康食品股份有限公司，河南 新郑 451162）

0 引言

红枣是我国产量较高的一种作物，其营养成分全面而丰富，其中以红枣多糖对人体健康的作用最为显著。红枣多糖可以清除人体内的氧自由基，抗衰老，同时还具有抗过敏、抗炎、抗菌、免疫等的显著功效[1-3]。红枣多糖大多溶于水，可通过浸提的方式提取，为红枣多糖在食品中的应用提供了基础。咖啡是咖啡树的果实取出了果肉的豆状种子，主要成分是咖啡因、绿原酸等，具有提神、助消化等功效[4-5]。

固体饮料是指将各类原料进行浓缩、干燥和调配制得的即溶性良好的混合体系，用水冲调后，可以得到风味良好的饮料，具有营养丰富、易于包装和携带、不易腐败变质的优点[6]，因此在行业中得到了很快的发展。目前，国内外固体饮料的产量逐年大幅度递增，其主流品种有固体饮料茶、咖啡、奶粉、豆奶粉、麦片等[7]。

目前，复合固体饮料多是从加工配方方面对饮料的产品进行优化，但是普遍存在复水性低、不易携带的缺点。针对这种现象，以我国较为普遍存在的红枣和咖啡为主要的试验材料，通过对红枣进行超声浸提，使得其中的营养物质大量溶于水溶液中。再对复配好的红枣咖啡混合溶液进行液氮浸渍，可以使预处理液中的水分迅速冻结成小冰晶，减少了冰晶对红枣咖啡中营养物质的机械损伤，减缓了红枣咖啡中红枣和咖啡有效成分、营养物质及风味的损失，提高制备红枣咖啡复合固体饮料的品质。随后，将预冻好的红枣咖啡预冻液置于冷冻干燥机中进行冷冻干燥，使干燥过程始终在低温下进行，红枣咖啡中的营养物质在极大程度上的得以保存，同时冷冻干燥是将冰晶在其原位上直接升华，形成蜂窝状的结构，使干燥后的红枣咖啡复合饮料具有较高的复水性。试验为超声浸提、液氮浸渍及冷冻干燥等技术在保留营养物质和提高复水性等方面提供了一定的基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

红枣、咖啡，市售。

BTP.8XL.0 型冷冻干燥机，美国SP 科学公司产品；DigiEye E0 型冷冻干燥机，上海韵鼎公司产品；JV2000 型紫外可见分光光度计，尤尼柯（上海） 仪器有限公司产品；Centrifuges 5430R 型高速冷冻离心机，德国艾本德股份公司产品；SB-3200DTD 型超声波清洗器，宁波新芝生物科技股份有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程与样品处理

（1） 工艺流程。红枣→清洗→焙烤→切小块→烘干→粉碎→料液比→超声破壁→恒温浸提→过滤→加入咖啡粉→预冻→冷冻干燥→密封。

（2） 操作要点。将红枣进行清洗后，在100 ℃下低温焙烤1 h，切成小块后，在65 ℃的冰箱中进行烘干，将其粉碎。红枣粉和蒸馏水按照一定的比例混合，超声一定时间后，进行恒温浸提处理，用4 层纱布过滤，保留红枣汁，按一定的比例添加咖啡粉，之后进行冷冻干燥，密封。

1.2.2 感官评分

挑选10 名经过专业培训来自食品专业的学生作为感官评定人员（5 男5 女），组成感官评定小组，对随机编号的样品进行品尝，从色泽、味道、香气3 个方面进行感官评定，评定分数采用100分值[8]。

红枣咖啡固体饮料感官评定标准见表1。

表1 红枣咖啡固体饮料感官评定标准

1.2.3 色泽测定

将样品装入透明培养皿中，使用黑色背景板进行校准的DigiEye E0 型电子眼进行拍照，结果采用L*，a*，b*值进行表示[9]。

1.2.4 澄清度测定

以蒸馏水作为对照，测定样液于波长680 nm 处的透光率（%），表示溶液的澄清度[10]。

1.2.5分散性测定

准确称量红枣咖啡固体5 g，溶解于50 mL 的蒸馏水中，以转速140 r/min 在磁力搅拌器中搅拌，测定红枣咖啡粉全部分散所需时间，即为样品分散时间[11]。

1.2.6 复水性的测定

准确称量2 g 红枣咖啡粉和20 mL 蒸馏水混合均匀后放置于50 mL 离心管中，在25 ℃的恒温水浴锅中放置1 h，以转速3 000 r/min 离心20 min，最后对沉淀物进行准确称量[12]，按公式（1） 计算复水性。

式中：W1——复水前红枣咖啡的质量，g；

W2——复水后红枣咖啡的质量，g。

1.2.7 单因素试验

（1） 超声时间的单因素设置。以超声功率600 W，料液比1∶5，浸提温度80 ℃，浸提时间4 h，咖啡粉添加量6%，麦芽糊精添加量2%为基础，-30 ℃下预冻，设置超声时间0，10，20，30，40，50 min这6 个水平。

（2） 超声功率的单因素设置。以超声时间30 min，料液比1∶5，浸提温度80 ℃，浸提时间4 h，咖啡粉添加量6%，麦芽糊精添加量2%为基础，于-30 ℃下预冻，设置超声功率400，600，800，1 000W 这4 个水平。

（3） 料液比的单因素设置。以超声时间30 min，超声功率600 W，浸提温度80 ℃，浸提时间4 h，咖啡粉添加量6%，麦芽糊精添加量2%为基础，于-30 ℃下预冻，设置料液比1∶3，1∶4，1∶5，1∶6，1∶7 这 5 个水平。

（4） 浸提温度的单因素设置。以超声时间30 min，超声功率600 W，料液比1∶5，浸提时间4 h，咖啡粉添加量6%，麦芽糊精添加量2%为基础，于-30 ℃下预冻，设置浸提温度20，40，60，80，100 ℃这5 个水平。

（5） 浸提时间的单因素设置。以超声时间30 min，超声功率600 W，料液比1∶5，浸提温度80 ℃，咖啡粉添加量6%，麦芽糊精添加量2%为基础，于-30 ℃下预冻，设置浸提时间0，1，2，3，4，5 h这6 个水平。

（6） 咖啡粉添加量的单因素设置。以超声时间30 min，超声功率600 W，料液比1∶5，浸提温度80 ℃，浸提时间4 h，麦芽糊精添加量2%为基础，-30 ℃预冻，设置咖啡粉添加量0，2%，4%，6%，8%，10%这6 个水平。

（7） 预冻温度的单因素设置。以超声时间30 min，超声功率600 W，料液比1∶5，浸提温度80 ℃，浸提时间4 h，咖啡粉添加量6%，麦芽糊精添加量2%为基础，设置预冻温度-18，-30 ℃，液氮浸渍这3 个水平。

1.2.8 综合评分分配

为了综合红枣咖啡的品质因素，将其性质进行分数划分，最后将各组成进行综合，以便以单一指标来综合评定[13]。

红枣咖啡固体饮料综合评分分配见表2。

表2 红枣咖啡固体饮料综合评分分配

1.2.9 正交试验设计

正交试验设计见表3。

表3 正交试验设计

1.2.10 数据分析

试验均重复3 次及以上，用Excel，Word和SPSS24对数据进行整理后采用Duncan 检验进行多重比较分析，数据以平均值±标准差（mean±SD） 表示。

2 结果与分析

2.1 超声时间对红枣咖啡固体饮料品质的影响

在其他条件一致的情况下，进行超声时间对红枣咖啡固体饮料感官评分、分散时间、复水性、澄清度及亮度的影响试验。

超声时间对红枣咖啡固体饮料品质的影响见表4。

由表4 可知，随着超声时间的延长，红枣咖啡固体饮料的感官呈现着先增加后减少的趋势，在超声时间30 min 时达到了最大值；分散时间逐渐减少直至持平，开始持平时间在30 min；复水性逐渐增大，0～30 min 增大的幅度较大，随后在30～50 min 仅增大了1.22%；澄清度呈现先增大后减少的趋势，在超声时间30 min 时，达到了最大值25.83%±0.40%；亮度同样呈现着先增大后减少的趋势，在超声时间30 min 时，达到最大值38.98±3.15。超声时间过程对红枣咖啡的品质也有一些不利影响，会使一定杂质在破壁后溶出，感官评分、澄清度和亮度在超声时间30 min 后降低。将感官评分、分散时间、复水性、澄清度和亮度这5 个指标进行分值计算后，综合评分随着超声时间的延长，呈现先增大后减少的趋势，在30 min 时，达到最大值90分。因此，选择超声时间30 min 进行后续试验。

表4 超声时间对红枣咖啡固体饮料品质的影响

2.2 超声功率对红枣咖啡品质的影响

在其他条件不变的情况下，进行超声功率对红枣咖啡固体饮料感官评分、分散时间、复水性、澄清度和亮度的影响试验。

超声功率对红枣咖啡固体饮料品质的影响见表5。

由表5 可知，随着超声功率的加强，红枣咖啡固体饮料感官评分逐渐增高，在400～600 W 增加了7.7%，600～1 000 W 增加了4.0%；分散时间逐渐减少，在400～600 W 减少了22.67 s，60%～99%减少了2.0%，复水性、澄清度和亮度呈现先增加后减少的趋势，复水性在超声功率为600 W 之后不存在显著性差异（p＞0.05），在600 W 时达到最大值92.30%±0.33%，澄清度在超声功率为600 W 时达到了最大值25.83%±0.40%。超声功率的不断增强，对感官评分、分散时间、复水性有一定的改善作用，但是功率过强会使得破壁点增加，导致杂质的大量溶出，影响产品的澄清度和亮度。将感官评分、分散时间、复水性、澄清度和亮度这5 个指标进行分值计算后，综合评分随着超声功率的不断加强，呈现着先增加后减少的趋势，在超声功率为600 W 时达到了最大值90分。因此，选择超声功率600 W 进行后续试验。

表5 超声功率对红枣咖啡固体饮料品质的影响

2.3 料液比对红枣咖啡品质的影响

在其他条件不变的情况下，进行料液比对红枣咖啡固体饮料感官评分、分散时间、复水性、澄清度和亮度的影响试验。

料液比对红枣咖啡固体饮料品质的影响见表6。

表6 料液比对红枣咖啡固体饮料品质的影响

由表6 可知，随着加水量的不断增加，红枣咖啡固体饮料感官评分、复水性、澄清度和亮度均呈现着先增加后减少的趋势，其中感官评分、复水性、呈现度均是在料液比为1∶5 时达到最大值，分别为88.00±2.36分，92.30%±0.33%，25.83%±0.40%，38.98±3.15，且与其他料液比下的数据之间存在着显著性差性（p＜0.05）；分散时间随着加水量的不断增加，呈现下降趋势，在料液比从1∶3 增大到1∶5，其下降了103.33 s，从1∶5 增加到1∶7，下降趋势明显变缓，仅下降了5.00 s。将感官评分、分散时间、复水性、澄清度和亮度这5 个指标进行分值计算后，综合评分在料液比为1∶5 时，达到了最大值90分。因此，选择料液比1∶5 进行后续试验。

2.4 浸提温度对红枣咖啡品质的影响

在其他条件不变的情况下，进行浸提温度对红枣咖啡固体饮料感官评分、分散时间、复水性、澄清度和亮度的影响试验。

浸提温度对红枣咖啡固体饮料品质的影响见表7。

表7 浸提温度对红枣咖啡固体饮料品质的影响

由表7 可知，随着浸提温度的升高，红枣咖啡固体饮料感官评分、复水性、澄清度和亮度均呈现先增加后减少的趋势，感官评分、复水性、澄清度和亮度均是在浸提温度为80 ℃时达到最大值，分别为88.00±2.36分，92.30%±0.33%，25.83%±0.40%和38.98±3.15，且和其他组数据存在显著性差异（p＜0.05）；分散时间逐渐减少，在浸提温度从20 ℃升高至80 ℃，分散时间减少了118.67 s，浸提温度从80 ℃升高至100 ℃，分散时间仅减少了6 s。浸提温度过低，无法将营养物质溶出，会降低产品的品质；浸提温度过高，将会使得红枣中的营养物质破坏，同时温度100 ℃时，红枣浸提会发生一定程度的糊化，降低产品的澄清度和亮度等。将感官评分、分散时间、复水性、澄清度和亮度这5 个指标进行分值计算后，综合评分呈现先增加后减少的趋势，在浸提温度为80 ℃时达到最大值90分。因此，选择浸提温度80 ℃进行后续试验。

2.5 浸提时间对红枣咖啡品质的影响

在其他条件不变的情况下，进行浸提时间对红枣咖啡固体饮料感官评分、分散时间、复水性、澄清度和亮度的影响试验。

浸提时间对红枣咖啡固体饮料品质的影响见表8。

表8 浸提时间对红枣咖啡固体饮料品质的影响

由表8 可知，随着浸提时间的延长，红枣咖啡固体饮料感官评分、复水性和澄清度均呈现先增加后减少的趋势，感官评分在浸提时间4 h 时达到了最大值88.00±2.36分，复水性在浸提时间3 h 时达到最大值93.52%±0.09%，澄清度在浸提时间4 h 时，达到最大值25.83%±0.40%；分散时间随着浸提时间的延长而不断减短，浸提时间从1 h 增加到4 h，分散时间缩短了104.00 s，而从4 h 增加到5 h，分散时间仅缩短了14.67 s。将感官评分、分散时间、复水性、澄清度和亮度这5 个指标进行分值计算后，综合评分呈现先增加后减少的趋势，在浸提时间4 h时，达到了最大值90分。过长的浸提时间不仅会增加能量消耗和成本，还会对原料中的营养活性成分破坏和其他杂质的溶出。因此，选择浸提时间4 h 进行后续试验。

2.6 咖啡粉添加量对红枣咖啡品质的影响

在其他条件不变的情况下，进行咖啡粉添加量对红枣咖啡固体饮料感官评分、分散时间、复水性、澄清度和亮度的影响试验。

咖啡粉添加量对红枣咖啡固体饮料品质的影响见表9。

由表9 可知，随着咖啡粉添加量的不断增加，红枣咖啡固体饮料感官评分呈现先增加后减少的趋势，在咖啡粉添加量为6%时，达到最大值88.00±2.36分；分散时间逐渐增加；复水性、澄清度和亮度均逐渐减少。咖啡粉添加量低，红枣的气味占上风，只有咖啡粉添加量适中时，红枣咖啡之间的香气才会和谐，但是当咖啡粉添加量过多时，不仅会使得咖啡的风味过重，同时还会降低产品的复水性、澄清度和亮度。将感官评分、分散时间、复水性、澄清度和亮度这5 个指标进行分值计算后，综合评分呈现先增加后减少的趋势，在咖啡粉添加量为6%时，达到最大值90分。因此，选择咖啡粉添加量6%进行后续试验。

表9 咖啡粉添加量对红枣咖啡固体饮料品质的影响

2.7 预冻温度对红枣咖啡品质的影响

在其他条件不变的情况下，进行预冻温度对红枣咖啡固体饮料感官评分、分散时间、复水性、澄清度和亮度的影响试验。

预冻温度对红枣咖啡固体饮料品质的影响见表10。

由表10 可知，随着预冻温度的降低，红枣咖啡固体饮料感官评分复水性、澄清度和亮度均逐渐升高，分散时间逐渐降低。预冻时间对红枣咖啡感官评分、分散时间、复水性、澄清度和亮度之间均存在着显著性差异（p＜0.05），均以液氮浸渍时，表现出的品质最佳。这主要是因为预冻温度越低，调配好的红枣咖啡溶液形成的冰晶越小，对营养物质等的机械损伤越小，使得产品在感官评分、分散时间、复水性、澄清度和亮度等方面都有较好的品质，红枣咖啡的综合评分也是最高，为95分。

表10 预冻温度对红枣咖啡固体饮料品质的影响

2.8 正交试验设计

针对影响红枣咖啡的超声时间、超声功率、料液比、浸提温度、浸提时间、咖啡粉添加量、预冻温度这7 个因素，设计L18（73）试验，其不同单因素对红枣咖啡固体饮料综合评分的正交试验结果。红枣咖啡固体饮料正交试验设计及结果见表11。由表11 可知，在超声时间、超声功率、料液比、浸提温度、浸提时间、咖啡粉添加量、预冻温度这7 个因素对红枣咖啡固体饮料品质影响的先后顺序为预冻温度（G） ＞浸提时间（E） =咖啡粉添加量（F） ＞ 超声时间 （A） ＞ 料液比 （C） = 浸提温度（D） ＞超声功率（B）。其中，对红枣咖啡固体饮料品质影响最大的是预冻温度，最小的是超声功率。红枣咖啡固体饮料中各影响因素的最佳组合为A2B2C2D2E2F2G3，即超声时间30 min，超声功率600 W，料液比1∶5，浸提温度80 ℃，浸提时间4 h，咖啡粉添加量6%和液氮浸渍。这与单因素试验具有较好的匹配性。

表11 红枣咖啡固体饮料正交试验设计及结果

3 结论

通过单因素试验和正交试验，对红枣咖啡固体饮料的工艺进行优化，得到了最佳工艺条件为超声时间30 min，超声功率600 W，料液比1∶5，浸提温度80 ℃，浸提时间4 h，咖啡粉添加量6%和液氮浸渍，在经过真空冷冻干燥得到了红枣咖啡固体饮料的品质最好。此条件下制得的红枣咖啡复合固体饮料具有较好的品质，其感官评分为92.10±1.37分，分散时间为159.67±5.51 s，复水性为96.39%±0.06%，澄清度为34.03%±0.61%，亮度为39.85±0.10，综合评分为95分。